レーダ装置
【課題】小型、低コストで、簡易な構成の近距離の探知に適したレーダ装置を提供する。
【解決手段】発振器２から出力されるマイクロ波帯以上の周波数の連続波をパルス状に減衰させて送信波とし、これを送受信アンテナ９から対象物に放射する。対象物により反射された反射波を送受信アンテナ９で受信した後、受信した反射波を送信波で検波することで、対象物までの測距情報を得る。
【解決手段】発振器２から出力されるマイクロ波帯以上の周波数の連続波をパルス状に減衰させて送信波とし、これを送受信アンテナ９から対象物に放射する。対象物により反射された反射波を送受信アンテナ９で受信した後、受信した反射波を送信波で検波することで、対象物までの測距情報を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探知距離の短いレーダ、例えば車載用のマイクロ波レーダ等のレーダ装置に関する。特に、ＬＲＲ（Long Range Rader：１５０ｍ探知距離）、ＳＲＲ（Short Range Rader：２０ｍ探知距離）、ＰＲＲ（Parking Range Rader：２ｍ探知距離）等の近距離探知に適したレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス方式のレーダ装置は、所定の周波数に変調されたパルスを送信波として放射するとともに、対象物で反射された反射波を受信する。そして、送信波に対する反射波の遅延時間から対象物までの距離を求める。
【０００３】
パルス方式のレーダ装置には、一つの高周波発振器からの信号を送信部では変調し、受信部では周波数変換に用いるホモダイン方式のものがある。この方式のレーダ装置は、１個の高周波発振器からの信号を送信部及び受信部で共用するので、ヘテロダイン方式のレーダ装置よりも小型化でき、コストも下げることができるという利点がある。
【０００４】
特許文献１には、近距離でも高精度に探知可能なパルス方式のミリ波レーダが開示される。このミリ波レーダでは、ショットキーダイオードやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）等のパルス変調器でパルス変調を行い、パルス変調器で反射されたミリ波帯信号を送信波に用いるようになっている。ミリ波帯信号が対象物で反射された反射波により、対象物までの距離等を高精度に探知可能である。
【０００５】
また、本願出願人は、特許文献２にあるようなレーダ装置を提案している。特許文献２にレーダ装置では、４端子デバイス及び二状態デバイスにより、送信時、受信時の信号の伝送経路を変えることで、従来よりも構成部品を少なくして、簡易な構成のレーダ装置を実現している。そのために、レーダ装置の小型化、低コスト化が実現され、また、構成部品が少なく簡易な構成であるために、良品率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８５２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーダ装置では、パルス電力と探知距離が比例する。平均電力を抑えつつ探知距離を大きくするには、特許文献１、２に示すようなパルス方式のレーダ装置が適している。しかし、近距離レーダでは探知距離よりも分解能を向上させる方が有用である。分解能の向上には、パルス幅を短く（例えば０．１［ｎｓ］〜１［ｎｓ］）する必要がある。特許文献１のミリ波レーダでは、パルス幅が数［ｎｓ］オーダーであり、ここまでパルス幅を短くすることは考慮されていない。探知距離が短い場合には、パルス電力が例えば１０［ｍＷ］程度あれば十分であり、平均電力を考慮する必要は無い。
【０００８】
本発明は、小型、低コストで、簡易な構成の近距離の探知に適したレーダ装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーダ装置は、マイクロ波帯以上の周波数の連続波を出力する発振器の出力の一部を所定期間だけパルス状に減衰させて送信波を生成するとともに、この送信波を送信アンテナから対象物に向けて放射させる送信手段と、前記対象物からの反射波を受信アンテナで受信するとともに、受信した反射波を前記送信波で検波することで前記対象物までの測距情報を得る検波手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
従来のパルス方式のレーダ装置では、パルス信号が立ち上がっている間だけ有効となる送信波を出力することになるが、本発明のレーダ装置の送信手段は、パルス信号とは逆に、パルス信号の間だけパルス状に減衰された連続波を出力する。対象物で反射された反射波は、対象物との位置関係や相対速度により、送信波とは位相や周波数が異なったものとなって受信される。検波手段は、この受信した反射波を送信波で検波することで、対象物までの距離や相対速度、対象物の方向等を表す測距情報となる。
このように本発明のレーダ装置は、パルス方式のレーダ装置と連続波方式のレーダ装置の両方の特徴を持つことができる。また、受信した反射波を送信波で検波するので、局部発振器等が不要となり、構成が簡素化され、コストダウンにつながる。
【００１１】
前記送信手段は、前記パルス状に減衰された連続波の一部を前記送信波として前記アンテナに導くとともに、残部を前記検波手段に送る回路要素を含んでいてもよい。前記回路要素は、例えば前記パルス状に減衰された連続波の前記一部を反射して、前記アンテナに導く。この場合、前記検波手段は、前記パルス状に減衰された連続波の前記残部で前記受信した反射波を検波することが可能になる。前記回路要素により連続波をアンテナと検波手段とに分けて導くために、構成部品が少なく済み、装置全体を小型化できて低コスト化が図れる。
また、前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させてもよい。
近距離レーダ装置では、このような装置構成も可能となる。
【００１２】
前記送信手段は、具体的には、所定のパルス信号が入力されている期間に応じて前記発振器の出力を開状態にすることで前記連続波をパルス状に減衰させるスイッチ回路を備えるようにする。このスイッチ回路は、例えば、ショットキー・バリア・ダイオードを用いて構成されるものである。このようなスイッチ回路により、高速動作が可能となり、減衰される幅（パルス幅）の狭い連続波を形成することができ、近距離用の測距に適したレーダ装置を実現することができる。
また、このようなショットキー・バリア・ダイオードを用いて、連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成するようにしてもよい。連続波を逓倍して送信波を生成する場合には、高い周波数の発振器を用意する必要が無く、更なるコストダウンが図れる。前記パルス信号は、例えばパルス幅を０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］にして、近距離の探知であっても測距精度を上げる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明のレーダ装置では、その一部を減衰させた連続波を測距用の送信波として用いるとともに、対象物で反射された受信波の検波にも用いるため、別途、局部発振器を用いる必要が無くなり、低コストで、簡易な構成の近距離の探知に適したレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のレーダ装置の構成図である。
【図２ａ】パルス信号の例示図である。
【図２ｂ】連続波の例示図である。
【図２ｃ】マイクロ波の例示図である。
【図３ａ】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図３ｂ】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図４】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図５】送信波の例示図である。
【図６】受信波の例示図である。
【図７】検波信号の例示図である。
【図８】他のレーダ装置の構成図である。
【図９】他のレーダ装置の構成図である。
【図１０】他のレーダ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をマイクロ波（ミリ波）帯で使用するレーダ装置に適用した場合の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のレーダ装置１の構成図である。このレーダ装置１は、送受信用の高周波発振器２、第１リアクタンス回路３、第２リアクタンス回路５、パルス変調用の変調器として機能するショットキー・バリア・ダイオード（以下、「ＳＢＤ（Shottoky Barrier Diode」）４、３ｄＢカプラ６、二状態デバイス７，８、送受信用アンテナ９、増幅器１０、出力端子１１、及びパルス発生器１２を備えている。３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７，８は、同一の容器若しくは筐体に収容されている。
このレーダ装置１は、例えば車載可能な小型のものであり、探知距離が１５０［ｍ］〜２［ｍ］の近距離レーダに用いることができる。レーダ装置１から出力される信号は、出力端子１１から後続の電子回路（図示省略）に送られる。後続の電子回路では、レーダ装置１から送られる信号により、対象物までの距離、相対速度、位置等の算出等の処理が行われる。
【００１７】
高周波発振器２は、連続波（continuous wave）の発振器である。レーダ装置１が近距離レーダであるので、高周波発振器２から出力される連続波の出力は１０［ｄＢｍ］を超えない程度で充分である。
高周波発振器２から出力される連続波は、第１リアクタンス回路３を介してＳＢＤ４に入力される。連続波は、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波である。
【００１８】
ＳＢＤ４は、パルス発生器１２から入力されるパルス信号に応じてスイッチ動作を行うことで、連続波の一部を所定期間パルス状に減衰させて変調した変調波を生成する。例えばＳＢＤ４は、第１リアクタンス回路３と第２リアクタンス回路５との間の経路をパルス信号が入力されている期間だけ開状態にすることで、連続波をパルス状に減衰させる。図２にこの様子を示す。
【００１９】
図２ａは、パルス信号の例示図である。図２ｂは、高周波発振器２の出力である連続波の例示図である。図２ｃは、ＳＢＤ４から出力される変調波の例示図である。ＳＢＤ４のスイッチ動作により、図２ｂの連続波が図２ａのパルス信号が入力される期間だけ減衰され、図２ｃに例示する変調波となる。
変調波は、図２ｃに示されるように、パルス方式のレーダ装置の送信波とは逆に、パルス信号の間だけ送信が途切れることになる。このＳＢＤ４から出力される変調波は、第２リアクタンス回路５を経て、３ｄＢカプラ６に入力される。
なお、図２ｃでは、変調波の減衰部分の振幅が０になっているが、完全に０になる必要は無く、他の部分に比べて明らかに減衰されていればよい。
【００２０】
レーダ装置１が近距離レーダであるので、パルス信号のパルス幅は、できるだけ短いことが好ましい。本例では、パルス幅を△Ｔ＝０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］のショットパルスにすることで、１．５［ｃｍ］〜１５［ｃｍ］の分解能で測距が可能となる。図２ａの例では、パルス幅（△Ｔ）が０．５［ｎｓ］なので、分解能は７．５［ｃｍ］となる。ＳＢＤ４は、このようなパルス信号による高速スイッチ動作に適しているが、同様の高速動作が可能なスイッチ回路をＳＢＤ４に代えて用いてもよい。また、ＳＢＤ４へ入力されるパルス信号の極性は、図２ａとは逆であっても利用可能である。
【００２１】
高周波発振器２としては、マイクロ波帯やミリ波帯の連続波の発振器が高価であることから、代わりに周波数が比較的低い連続波を出力する安価な発振器を用い、この発振器の出力をＳＢＤ４で逓倍して高い周波数の変調波を得るようにしてもよい。この場合、ＳＢＤ４が、スイッチ回路の機能の他に逓倍回路としての機能も有することになる。
【００２２】
３ｄＢカプラ６は、容器若しくは筐体内の基板への取付が容易な超小型の４端子デバイスであり、第１〜第４端子６１〜６４を備えている。
第１端子６１から入力される信号は、第３端子６３及び第４端子６４のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第１端子６１から入力される信号と第３端子６３から出力される信号は同位相であり、第１端子６１から入力される信号と第４端子６４から出力される信号は位相が９０度異なる。
第２端子６２から入力される信号は、第３端子６３及び第４端子６４のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第２端子６２から入力される信号と第３端子６３から出力される信号は位相が９０度異なり、第２端子６２から入力される信号と第４端子６４から出力される信号は同位相である。
第３端子６３から入力される信号は、第１端子６１及び第２端子６２のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第３端子６３から入力される信号と第１端子６１から出力される信号は同位相であり、第３端子６３から入力される信号と第２端子６２から出力される信号は位相が９０度異なる。
第４端子６４から入力される信号は、第１端子６１及び第２端子６２のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第４端子６４から入力される信号と第１端子６１から出力される信号は位相が９０度異なり、第４端子６４から入力される信号と第２端子６２から出力される信号は同位相である。
第１端子６１と第２端子６２との間、及び第３端子６３と第４端子６４との間では、信号の入出力が行われない。
【００２３】
第１端子６１にはＳＢＤ４から第２リアクタンス回路５を介して変調波が入力される。第２端子６２には、送受信用アンテナ９が接続される。第３、第４端子６３、６４には、それぞれ二状態デバイス７、８が接続される。
【００２４】
３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４に接続される二状態デバイス７、８は、第３、第４端子６３、６４との間で概ねインピーダンス整合状態になるが、完全な整合状態ではない。完全な整合状態のときには、変調波が３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４側にまったく反射されないが、完全ではないために、一部が反射される。反射された変調波の一部は、送信波として送受信アンテナ９へ導かれる。反射されない変調波の残部は、二状態デバイス７、８において検波に用いられる。なお二状態デバイス７、８は、３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４との間で概ねインピーダンス整合状態にあるので、変調波の大部分は検波に用いられる。そのために変調波の一部である送信波の送信出力が小さくなるが、本実施形態のレーダ装置１は近距離を測距するので、送信出力は１０［ｄＢｍ］を超えない程度で充分である。
【００２５】
二状態デバイス７、８には、例えばＳＢＤを用いることができる。ＳＢＤに３ｄＢカプラ６を介して変調波が加えられると、ＳＢＤには整流作用により自己バイアス電圧が発生する。このため、ＳＢＤは入力された変調波に対し、概ねインピーダンス整合状態となるものの、完全なインピーダンス整合状態とはなっていない。従って、ＳＢＤに入力された変調波の大部分は検波に用いられるが、一部は反射されて送信波として送受信アンテナ９へ送られる。なお、ＳＢＤに入力される変調波について、反射させて送信波とする成分と検波に用いる成分との割合を変えたい場合がある。この場合には、図１の構成に加えて、ＳＢＤのアノード端子とカソード端子との間に適切な電圧を別途印加する手段を設けることで、変調波に対するＳＢＤのインピーダンス整合状態を調整することができる。
【００２６】
３ｄＢカプラ６は、このような二状態デバイス７、８により、送信系と受信系の２つの経路を同時に形成することになる。
この３ｄＢカプラ６の動作について、図３、４を参照して詳細に説明する。図３ａ、ｂは、送信系における３ｄＢカプラ６内の変調波の伝送経路を表す図であり、図４は、受信系における３ｄＢカプラ６内の受信波の伝送経路を表す図である。
【００２７】
送信系では、３ｄＢカプラ６の第１端子６１に入力された変調波が、第３、第４端子６３、６４から、９０度の位相差をもって二状態デバイス７、８に出力される（図３ａ）。送信系では変調波の一部が二状態デバイス７、８で反射されて第３、第４端子６３、６４に返される。第３、第４端子６３、６４に返された変調波は、第１、第２端子６１、６２に送られる。第１端子６１に送られる変調波は、第４端子６４から入力された変調波が第３端子６３から入力された変調波に対して位相差が１８０度になるために、打ち消される。そのために第１端子６１から変調波は出力されない。第２端子６２に送られる変調波は、第３端子６３から入力された変調波の位相が９０度ずれて第４端子６４から入力された変調波と同位相になる。そのために第２端子６２から出力される変調波は、第１端子６１に入力される変調波に対して位相が９０度ずれる。第２端子６２から出力される変調波は、送信波として送受信用アンテナ９から放射される（図３ｂ）。
【００２８】
受信系では、送受信アンテナ９で受信された反射波が、３ｄＢカプラ６の第２端子６２に受信波として入力される。受信波は、送信波に対して対象物までの距離に応じた量だけ遅延する。また、受信波の周波数は、ドップラ効果により対象物との相対速度に応じて変化する。
第２端子６２に入力された受信波は、第３、第４端子６３、６４から、９０度の位相差をもって二状態デバイス７、８に出力される。このときにも第１端子６１には変調波が入力されており（図４）、一部が図３ｂに示すように反射されている。二状態デバイス７、８では、第１端子６１から入力された変調波の残部により第２端子６２から入力された受信波をホモダイン検波する。
【００２９】
送受信用アンテナ９は、３ｄＢカプラ６から送られる送信波を放射するとともに、送信波が対象物に反射した反射波を受信する。反射波は、受信波として３ｄＢカプラ６に送られる。
【００３０】
増幅器１０は、二状態デバイス８によりホモダイン検波された受信波を所定の増幅率で増幅して、図示しない後続の電子回路に出力する。
【００３１】
このようなレーダ装置１により、図２ｃに示す変調波を用いて対象物との間の距離を測定する場合について説明する。
なお、各回路の遅延時間は予め調整されているものとする。
【００３２】
図２ｃに示す変調波は、３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７、８により、９０度位相がずれた送信波として送受信アンテナ９から放射される。図５は、このような送信波の例示図である。送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射する。送信波は、対象物までの距離に応じた時間Δｔ後に反射波として送受信アンテナ９に受信され、３ｄＢカプラ６に受信波として入力される。図６は、このような受信波の例示図である。
【００３３】
送信波と受信波とにより、対象物までの距離（Ｌ）は、以下の式で求められる。
Ｌ＝Δｔ・Ｃ／２
Ｃ：光速
【００３４】
送信波と受信波とにより、対象物との相対速度（ｖ）は、以下の式で求められる。
λ＝Ｃ／ｆ0
ｆ1＝ｆ0−２ｖ／λ
ｆd＝ｆ1−ｆ0＝−（２ｖ／λ）
ｖ＝−（ｆd・λ／２）
λ：送信波の波長、Ｃ：光速、ｆ0：送信波の周波数、ｆ1：受信波の周波数、ｆd：ドップラ周波数
【００３５】
図６の受信波を、図５の送信波でホモダイン検波すると、図７に示すような検波信号が得られる。検波信号は、増幅器１０により増幅されて、出力端子１１から外部の電子回路に送られる。
図７における検波信号は、Δｔの測定により、レーダ装置１から対象物までの距離測定が可能である。また、対象物との間の相対速度に応じて、受信波の周波数が変化する。この周波数の変化（上式のドップラ周波数（ｆd））は、検波信号の検波電圧によって表される。検波信号は、対象物との相対速度により、変調波の１／４波長毎に上下動し、この上下動の計測により、相対速度情報も得られる。
【００３６】
このように本実施形態のレーダ装置１は、従来のパルス方式のレーダ装置と逆に、パルス波でパワーを送らないレーダ方式である。このような送信波を用いることで、対象物との距離の他に、ドップラ効果により対象物との相対速度の計測も、従来のパルス方式のレーダ装置よりも高精度に検出可能である。
また、レーダ装置１は、近距離用のレーダ装置なので、送信波の送信電力が小さくても問題なく測距等に用いることができる。
【００３７】
レーダ装置１では、連続波の一部をパルス状に減衰させた変調波を、送信波として用いる他に、ホモダイン検波用の局部発信信号としても用いる。このように高周波発振器２は、送信波用の発振器とホモダイン検波用の局部発振器として兼用されるため、部品の簡素化やコストダウンが実現できる。
さらに、ＳＢＤ４を変調器として用いることで、構成が簡素になる。ＳＢＤ４を変調器の他に、発振器からの連続波を逓倍することにも用いることで、高周波発振器２に比較的周波数の低い発振器を用いることができるので、周波数の安定性、発振器のコストダウンが図れる。
本実施形態のレーダ装置１は、このように簡易な構成で従来よりも大幅に構成部品を減らしているために、コスト削減及び小型化の他に、良品率の向上が期待できる。
【００３８】
［他の実施形態１］
図８は、他の実施形態のレーダ装置１ａの構成図である。レーダ装置１ａは、図１のレーダ装置１の３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７、８を、サーキュレータ１３及びミクサ１４に置き換えた構成である。
サーキュレータ１３には、ＳＢＤ４から、例えば図２ｃに示すような変調波が入力される。サーキュレータ１３は、入力された変調波を送受信アンテナ９に送る。送受信アンテナ９に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ９から放射される。
【００３９】
送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射した反射波として送受信アンテナ９に受信される。反射波は、受信波として送受信アンテナ９からサーキュレータ１３に送られる。サーキュレータ１３は、受信波をミクサ１４に送る。ミクサ１４は、サーキュレータ１３からリークされる変調波に基づいて受信波をホモダイン検波する。ホモダイン検波の結果得られる検波信号は、増幅器１０を介して後段の電子回路に送られる。
【００４０】
［他の実施形態２］
図９は、他の実施形態のレーダ装置１ｂの構成図である。レーダ装置１ｂは、図８のレーダ装置１ａのサーキュレータ１３を方向性結合器１５に置き換えた構成である。
方向性結合器１５には、ＳＢＤ４から、例えば図２ｃに示すような変調波が入力される。方向性結合器１５は、入力された変調波を送受信アンテナ９に送る。送受信アンテナ９に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ９から放射される。
【００４１】
送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射した反射波として送受信アンテナ９に受信される。反射波は、受信波として送受信アンテナ９から方向性結合器１５に送られる。方向性結合器１５は、受信波をミクサ１４に送る。ミクサ１４は、方向性結合器１５からリークされる変調波に基づいて受信波をホモダイン検波する。ホモダイン検波の結果得られる検波信号は、増幅器１０を介して後段の電子回路に送られる。
【００４２】
レーダ装置１ａ、１ｂにおいても、レーダ装置１と同様の変調波を用いており、またこの変調波によりホモダイン検波を行う。そのために、レーダ装置１と同様の効果を持つことができる。
【００４３】
レーダ装置１ｂでは、送受信アンテナ９を用いているが、送信アンテナと受信アンテナとを別に設けてもよい。この場合、送信アンテナを、送受信アンテナ９に置き換えて設け、受信アンテナを送信アンテナからの信号の干渉が無い端子（図９では、抵抗で終端されている端子）に接続する。
【００４４】
［他の実施形態３］
図１０は、他の実施形態のレーダ装置１ｃの構成図である。レーダ装置１ｃは、送信用と受信用にそれぞれ別個のアンテナを設けるとともに、受信波を送信波の周波数よりも低い中間周波数に変換して、この中間周波数に変換された受信波を中間周波数でホモダイン検波する。そのためにレーダ装置１ｃは、変調波を生成するレーダ装置１と同様の構成の他に、方向性結合器１５、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１６、ＩＦ（Intermediate Frequency）波発振器２ａ、ミクサ１７、１９、増幅器１８、送信用アンテナ９ａ、及び受信用アンテナ９ｂを備える。
【００４５】
方向性結合器１５は、送信用アンテナ９ａに変調波を送る他に、変調波をＰＬＬ１６に送る。ＰＬＬ１６は、ＩＦ波発振器２ａから入力されるＩＦ波と変調波との位相比較を行い、その比較結果に応じて、ＩＦ波と変調波の合成波を生成する。合成波は、ミクサ１７に送られる。ＩＦ波は、変調波に対して十分に低い周波数であり、例えば、変調波の周波数が２４［ＧＨｚ］の場合には、ＩＦ波の周波数を５００［ＭＨｚ］にする。この場合、合成波の周波数を５００［ＭＨｚ］として扱うことができる。
【００４６】
ミクサ１７には、ＰＬＬ１６で生成された合成波と、受信アンテナ９ｂで受信された受信波が入力される。受信波は、送信波の成分とドップラ効果によるドップラ波の成分を含んでいる。ミクサ１７により合成波と受信波とをミキシングすることで、それぞれに含まれる送信波（変調波）の成分が打ち消され、ＩＦ波とドップラ波との受信合成波が生成される。受信合成波は、増幅器１８で増幅された後にミクサ１９に送られる。
【００４７】
ミクサ１９では、ＩＦ波発振器２ａから出力されるＩＦ波に基づいて増幅された受信合成波を検波することで、検波信号を生成する。検波信号は、増幅器１０で増幅されて、出力端子１１から外部の電子回路へ出力される。
【００４８】
検波信号は、周波数がドップラ波と同じで、送信波及び受信波の減衰された部分がそのまま減衰された波形である。周波数により対象物との相対速度が検出され、減衰された部分により対象物との距離の測定が可能である。
【００４９】
このようなレーダ装置１ｃでは、ＩＦ波の周波数を変調波の周波数よりも十分に低く設定することで、受信波の周波数を扱いやすい低い周波数に変換したうえで検波することができる。このような構成では、検波時の周波数が低く帯域も制限されるために、歪みを小さくでき、受信機としても感度や安定度を上げることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…レーダ装置、２…高周波発振器、２ａ…ＩＦ波発振器、３…第１リアクタンス回路３、４…ＳＢＤ、５…第２リアクタンス回路、６…３ｄＢカプラ、７，８…二状態デバイス、９…送受信用アンテナ、９ａ…送信用アンテナ、９ｂ…受信用アンテナ、１０、１８…増幅器、１１…出力端子、１２…パルス発生器、１３…サーキュレータ、１４、１７、１９…ミクサ、１５…方向性結合器、１６…ＰＬＬ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探知距離の短いレーダ、例えば車載用のマイクロ波レーダ等のレーダ装置に関する。特に、ＬＲＲ（Long Range Rader：１５０ｍ探知距離）、ＳＲＲ（Short Range Rader：２０ｍ探知距離）、ＰＲＲ（Parking Range Rader：２ｍ探知距離）等の近距離探知に適したレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス方式のレーダ装置は、所定の周波数に変調されたパルスを送信波として放射するとともに、対象物で反射された反射波を受信する。そして、送信波に対する反射波の遅延時間から対象物までの距離を求める。
【０００３】
パルス方式のレーダ装置には、一つの高周波発振器からの信号を送信部では変調し、受信部では周波数変換に用いるホモダイン方式のものがある。この方式のレーダ装置は、１個の高周波発振器からの信号を送信部及び受信部で共用するので、ヘテロダイン方式のレーダ装置よりも小型化でき、コストも下げることができるという利点がある。
【０００４】
特許文献１には、近距離でも高精度に探知可能なパルス方式のミリ波レーダが開示される。このミリ波レーダでは、ショットキーダイオードやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）等のパルス変調器でパルス変調を行い、パルス変調器で反射されたミリ波帯信号を送信波に用いるようになっている。ミリ波帯信号が対象物で反射された反射波により、対象物までの距離等を高精度に探知可能である。
【０００５】
また、本願出願人は、特許文献２にあるようなレーダ装置を提案している。特許文献２にレーダ装置では、４端子デバイス及び二状態デバイスにより、送信時、受信時の信号の伝送経路を変えることで、従来よりも構成部品を少なくして、簡易な構成のレーダ装置を実現している。そのために、レーダ装置の小型化、低コスト化が実現され、また、構成部品が少なく簡易な構成であるために、良品率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５８５２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーダ装置では、パルス電力と探知距離が比例する。平均電力を抑えつつ探知距離を大きくするには、特許文献１、２に示すようなパルス方式のレーダ装置が適している。しかし、近距離レーダでは探知距離よりも分解能を向上させる方が有用である。分解能の向上には、パルス幅を短く（例えば０．１［ｎｓ］〜１［ｎｓ］）する必要がある。特許文献１のミリ波レーダでは、パルス幅が数［ｎｓ］オーダーであり、ここまでパルス幅を短くすることは考慮されていない。探知距離が短い場合には、パルス電力が例えば１０［ｍＷ］程度あれば十分であり、平均電力を考慮する必要は無い。
【０００８】
本発明は、小型、低コストで、簡易な構成の近距離の探知に適したレーダ装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーダ装置は、マイクロ波帯以上の周波数の連続波を出力する発振器の出力の一部を所定期間だけパルス状に減衰させて送信波を生成するとともに、この送信波を送信アンテナから対象物に向けて放射させる送信手段と、前記対象物からの反射波を受信アンテナで受信するとともに、受信した反射波を前記送信波で検波することで前記対象物までの測距情報を得る検波手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
従来のパルス方式のレーダ装置では、パルス信号が立ち上がっている間だけ有効となる送信波を出力することになるが、本発明のレーダ装置の送信手段は、パルス信号とは逆に、パルス信号の間だけパルス状に減衰された連続波を出力する。対象物で反射された反射波は、対象物との位置関係や相対速度により、送信波とは位相や周波数が異なったものとなって受信される。検波手段は、この受信した反射波を送信波で検波することで、対象物までの距離や相対速度、対象物の方向等を表す測距情報となる。
このように本発明のレーダ装置は、パルス方式のレーダ装置と連続波方式のレーダ装置の両方の特徴を持つことができる。また、受信した反射波を送信波で検波するので、局部発振器等が不要となり、構成が簡素化され、コストダウンにつながる。
【００１１】
前記送信手段は、前記パルス状に減衰された連続波の一部を前記送信波として前記アンテナに導くとともに、残部を前記検波手段に送る回路要素を含んでいてもよい。前記回路要素は、例えば前記パルス状に減衰された連続波の前記一部を反射して、前記アンテナに導く。この場合、前記検波手段は、前記パルス状に減衰された連続波の前記残部で前記受信した反射波を検波することが可能になる。前記回路要素により連続波をアンテナと検波手段とに分けて導くために、構成部品が少なく済み、装置全体を小型化できて低コスト化が図れる。
また、前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させてもよい。
近距離レーダ装置では、このような装置構成も可能となる。
【００１２】
前記送信手段は、具体的には、所定のパルス信号が入力されている期間に応じて前記発振器の出力を開状態にすることで前記連続波をパルス状に減衰させるスイッチ回路を備えるようにする。このスイッチ回路は、例えば、ショットキー・バリア・ダイオードを用いて構成されるものである。このようなスイッチ回路により、高速動作が可能となり、減衰される幅（パルス幅）の狭い連続波を形成することができ、近距離用の測距に適したレーダ装置を実現することができる。
また、このようなショットキー・バリア・ダイオードを用いて、連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成するようにしてもよい。連続波を逓倍して送信波を生成する場合には、高い周波数の発振器を用意する必要が無く、更なるコストダウンが図れる。前記パルス信号は、例えばパルス幅を０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］にして、近距離の探知であっても測距精度を上げる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明のレーダ装置では、その一部を減衰させた連続波を測距用の送信波として用いるとともに、対象物で反射された受信波の検波にも用いるため、別途、局部発振器を用いる必要が無くなり、低コストで、簡易な構成の近距離の探知に適したレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のレーダ装置の構成図である。
【図２ａ】パルス信号の例示図である。
【図２ｂ】連続波の例示図である。
【図２ｃ】マイクロ波の例示図である。
【図３ａ】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図３ｂ】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図４】３ｄＢカプラの動作説明図である。
【図５】送信波の例示図である。
【図６】受信波の例示図である。
【図７】検波信号の例示図である。
【図８】他のレーダ装置の構成図である。
【図９】他のレーダ装置の構成図である。
【図１０】他のレーダ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をマイクロ波（ミリ波）帯で使用するレーダ装置に適用した場合の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のレーダ装置１の構成図である。このレーダ装置１は、送受信用の高周波発振器２、第１リアクタンス回路３、第２リアクタンス回路５、パルス変調用の変調器として機能するショットキー・バリア・ダイオード（以下、「ＳＢＤ（Shottoky Barrier Diode」）４、３ｄＢカプラ６、二状態デバイス７，８、送受信用アンテナ９、増幅器１０、出力端子１１、及びパルス発生器１２を備えている。３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７，８は、同一の容器若しくは筐体に収容されている。
このレーダ装置１は、例えば車載可能な小型のものであり、探知距離が１５０［ｍ］〜２［ｍ］の近距離レーダに用いることができる。レーダ装置１から出力される信号は、出力端子１１から後続の電子回路（図示省略）に送られる。後続の電子回路では、レーダ装置１から送られる信号により、対象物までの距離、相対速度、位置等の算出等の処理が行われる。
【００１７】
高周波発振器２は、連続波（continuous wave）の発振器である。レーダ装置１が近距離レーダであるので、高周波発振器２から出力される連続波の出力は１０［ｄＢｍ］を超えない程度で充分である。
高周波発振器２から出力される連続波は、第１リアクタンス回路３を介してＳＢＤ４に入力される。連続波は、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波である。
【００１８】
ＳＢＤ４は、パルス発生器１２から入力されるパルス信号に応じてスイッチ動作を行うことで、連続波の一部を所定期間パルス状に減衰させて変調した変調波を生成する。例えばＳＢＤ４は、第１リアクタンス回路３と第２リアクタンス回路５との間の経路をパルス信号が入力されている期間だけ開状態にすることで、連続波をパルス状に減衰させる。図２にこの様子を示す。
【００１９】
図２ａは、パルス信号の例示図である。図２ｂは、高周波発振器２の出力である連続波の例示図である。図２ｃは、ＳＢＤ４から出力される変調波の例示図である。ＳＢＤ４のスイッチ動作により、図２ｂの連続波が図２ａのパルス信号が入力される期間だけ減衰され、図２ｃに例示する変調波となる。
変調波は、図２ｃに示されるように、パルス方式のレーダ装置の送信波とは逆に、パルス信号の間だけ送信が途切れることになる。このＳＢＤ４から出力される変調波は、第２リアクタンス回路５を経て、３ｄＢカプラ６に入力される。
なお、図２ｃでは、変調波の減衰部分の振幅が０になっているが、完全に０になる必要は無く、他の部分に比べて明らかに減衰されていればよい。
【００２０】
レーダ装置１が近距離レーダであるので、パルス信号のパルス幅は、できるだけ短いことが好ましい。本例では、パルス幅を△Ｔ＝０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］のショットパルスにすることで、１．５［ｃｍ］〜１５［ｃｍ］の分解能で測距が可能となる。図２ａの例では、パルス幅（△Ｔ）が０．５［ｎｓ］なので、分解能は７．５［ｃｍ］となる。ＳＢＤ４は、このようなパルス信号による高速スイッチ動作に適しているが、同様の高速動作が可能なスイッチ回路をＳＢＤ４に代えて用いてもよい。また、ＳＢＤ４へ入力されるパルス信号の極性は、図２ａとは逆であっても利用可能である。
【００２１】
高周波発振器２としては、マイクロ波帯やミリ波帯の連続波の発振器が高価であることから、代わりに周波数が比較的低い連続波を出力する安価な発振器を用い、この発振器の出力をＳＢＤ４で逓倍して高い周波数の変調波を得るようにしてもよい。この場合、ＳＢＤ４が、スイッチ回路の機能の他に逓倍回路としての機能も有することになる。
【００２２】
３ｄＢカプラ６は、容器若しくは筐体内の基板への取付が容易な超小型の４端子デバイスであり、第１〜第４端子６１〜６４を備えている。
第１端子６１から入力される信号は、第３端子６３及び第４端子６４のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第１端子６１から入力される信号と第３端子６３から出力される信号は同位相であり、第１端子６１から入力される信号と第４端子６４から出力される信号は位相が９０度異なる。
第２端子６２から入力される信号は、第３端子６３及び第４端子６４のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第２端子６２から入力される信号と第３端子６３から出力される信号は位相が９０度異なり、第２端子６２から入力される信号と第４端子６４から出力される信号は同位相である。
第３端子６３から入力される信号は、第１端子６１及び第２端子６２のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第３端子６３から入力される信号と第１端子６１から出力される信号は同位相であり、第３端子６３から入力される信号と第２端子６２から出力される信号は位相が９０度異なる。
第４端子６４から入力される信号は、第１端子６１及び第２端子６２のそれぞれから、電力が１／２の信号として出力される。第４端子６４から入力される信号と第１端子６１から出力される信号は位相が９０度異なり、第４端子６４から入力される信号と第２端子６２から出力される信号は同位相である。
第１端子６１と第２端子６２との間、及び第３端子６３と第４端子６４との間では、信号の入出力が行われない。
【００２３】
第１端子６１にはＳＢＤ４から第２リアクタンス回路５を介して変調波が入力される。第２端子６２には、送受信用アンテナ９が接続される。第３、第４端子６３、６４には、それぞれ二状態デバイス７、８が接続される。
【００２４】
３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４に接続される二状態デバイス７、８は、第３、第４端子６３、６４との間で概ねインピーダンス整合状態になるが、完全な整合状態ではない。完全な整合状態のときには、変調波が３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４側にまったく反射されないが、完全ではないために、一部が反射される。反射された変調波の一部は、送信波として送受信アンテナ９へ導かれる。反射されない変調波の残部は、二状態デバイス７、８において検波に用いられる。なお二状態デバイス７、８は、３ｄＢカプラ６の第３、第４端子６３、６４との間で概ねインピーダンス整合状態にあるので、変調波の大部分は検波に用いられる。そのために変調波の一部である送信波の送信出力が小さくなるが、本実施形態のレーダ装置１は近距離を測距するので、送信出力は１０［ｄＢｍ］を超えない程度で充分である。
【００２５】
二状態デバイス７、８には、例えばＳＢＤを用いることができる。ＳＢＤに３ｄＢカプラ６を介して変調波が加えられると、ＳＢＤには整流作用により自己バイアス電圧が発生する。このため、ＳＢＤは入力された変調波に対し、概ねインピーダンス整合状態となるものの、完全なインピーダンス整合状態とはなっていない。従って、ＳＢＤに入力された変調波の大部分は検波に用いられるが、一部は反射されて送信波として送受信アンテナ９へ送られる。なお、ＳＢＤに入力される変調波について、反射させて送信波とする成分と検波に用いる成分との割合を変えたい場合がある。この場合には、図１の構成に加えて、ＳＢＤのアノード端子とカソード端子との間に適切な電圧を別途印加する手段を設けることで、変調波に対するＳＢＤのインピーダンス整合状態を調整することができる。
【００２６】
３ｄＢカプラ６は、このような二状態デバイス７、８により、送信系と受信系の２つの経路を同時に形成することになる。
この３ｄＢカプラ６の動作について、図３、４を参照して詳細に説明する。図３ａ、ｂは、送信系における３ｄＢカプラ６内の変調波の伝送経路を表す図であり、図４は、受信系における３ｄＢカプラ６内の受信波の伝送経路を表す図である。
【００２７】
送信系では、３ｄＢカプラ６の第１端子６１に入力された変調波が、第３、第４端子６３、６４から、９０度の位相差をもって二状態デバイス７、８に出力される（図３ａ）。送信系では変調波の一部が二状態デバイス７、８で反射されて第３、第４端子６３、６４に返される。第３、第４端子６３、６４に返された変調波は、第１、第２端子６１、６２に送られる。第１端子６１に送られる変調波は、第４端子６４から入力された変調波が第３端子６３から入力された変調波に対して位相差が１８０度になるために、打ち消される。そのために第１端子６１から変調波は出力されない。第２端子６２に送られる変調波は、第３端子６３から入力された変調波の位相が９０度ずれて第４端子６４から入力された変調波と同位相になる。そのために第２端子６２から出力される変調波は、第１端子６１に入力される変調波に対して位相が９０度ずれる。第２端子６２から出力される変調波は、送信波として送受信用アンテナ９から放射される（図３ｂ）。
【００２８】
受信系では、送受信アンテナ９で受信された反射波が、３ｄＢカプラ６の第２端子６２に受信波として入力される。受信波は、送信波に対して対象物までの距離に応じた量だけ遅延する。また、受信波の周波数は、ドップラ効果により対象物との相対速度に応じて変化する。
第２端子６２に入力された受信波は、第３、第４端子６３、６４から、９０度の位相差をもって二状態デバイス７、８に出力される。このときにも第１端子６１には変調波が入力されており（図４）、一部が図３ｂに示すように反射されている。二状態デバイス７、８では、第１端子６１から入力された変調波の残部により第２端子６２から入力された受信波をホモダイン検波する。
【００２９】
送受信用アンテナ９は、３ｄＢカプラ６から送られる送信波を放射するとともに、送信波が対象物に反射した反射波を受信する。反射波は、受信波として３ｄＢカプラ６に送られる。
【００３０】
増幅器１０は、二状態デバイス８によりホモダイン検波された受信波を所定の増幅率で増幅して、図示しない後続の電子回路に出力する。
【００３１】
このようなレーダ装置１により、図２ｃに示す変調波を用いて対象物との間の距離を測定する場合について説明する。
なお、各回路の遅延時間は予め調整されているものとする。
【００３２】
図２ｃに示す変調波は、３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７、８により、９０度位相がずれた送信波として送受信アンテナ９から放射される。図５は、このような送信波の例示図である。送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射する。送信波は、対象物までの距離に応じた時間Δｔ後に反射波として送受信アンテナ９に受信され、３ｄＢカプラ６に受信波として入力される。図６は、このような受信波の例示図である。
【００３３】
送信波と受信波とにより、対象物までの距離（Ｌ）は、以下の式で求められる。
Ｌ＝Δｔ・Ｃ／２
Ｃ：光速
【００３４】
送信波と受信波とにより、対象物との相対速度（ｖ）は、以下の式で求められる。
λ＝Ｃ／ｆ0
ｆ1＝ｆ0−２ｖ／λ
ｆd＝ｆ1−ｆ0＝−（２ｖ／λ）
ｖ＝−（ｆd・λ／２）
λ：送信波の波長、Ｃ：光速、ｆ0：送信波の周波数、ｆ1：受信波の周波数、ｆd：ドップラ周波数
【００３５】
図６の受信波を、図５の送信波でホモダイン検波すると、図７に示すような検波信号が得られる。検波信号は、増幅器１０により増幅されて、出力端子１１から外部の電子回路に送られる。
図７における検波信号は、Δｔの測定により、レーダ装置１から対象物までの距離測定が可能である。また、対象物との間の相対速度に応じて、受信波の周波数が変化する。この周波数の変化（上式のドップラ周波数（ｆd））は、検波信号の検波電圧によって表される。検波信号は、対象物との相対速度により、変調波の１／４波長毎に上下動し、この上下動の計測により、相対速度情報も得られる。
【００３６】
このように本実施形態のレーダ装置１は、従来のパルス方式のレーダ装置と逆に、パルス波でパワーを送らないレーダ方式である。このような送信波を用いることで、対象物との距離の他に、ドップラ効果により対象物との相対速度の計測も、従来のパルス方式のレーダ装置よりも高精度に検出可能である。
また、レーダ装置１は、近距離用のレーダ装置なので、送信波の送信電力が小さくても問題なく測距等に用いることができる。
【００３７】
レーダ装置１では、連続波の一部をパルス状に減衰させた変調波を、送信波として用いる他に、ホモダイン検波用の局部発信信号としても用いる。このように高周波発振器２は、送信波用の発振器とホモダイン検波用の局部発振器として兼用されるため、部品の簡素化やコストダウンが実現できる。
さらに、ＳＢＤ４を変調器として用いることで、構成が簡素になる。ＳＢＤ４を変調器の他に、発振器からの連続波を逓倍することにも用いることで、高周波発振器２に比較的周波数の低い発振器を用いることができるので、周波数の安定性、発振器のコストダウンが図れる。
本実施形態のレーダ装置１は、このように簡易な構成で従来よりも大幅に構成部品を減らしているために、コスト削減及び小型化の他に、良品率の向上が期待できる。
【００３８】
［他の実施形態１］
図８は、他の実施形態のレーダ装置１ａの構成図である。レーダ装置１ａは、図１のレーダ装置１の３ｄＢカプラ６及び二状態デバイス７、８を、サーキュレータ１３及びミクサ１４に置き換えた構成である。
サーキュレータ１３には、ＳＢＤ４から、例えば図２ｃに示すような変調波が入力される。サーキュレータ１３は、入力された変調波を送受信アンテナ９に送る。送受信アンテナ９に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ９から放射される。
【００３９】
送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射した反射波として送受信アンテナ９に受信される。反射波は、受信波として送受信アンテナ９からサーキュレータ１３に送られる。サーキュレータ１３は、受信波をミクサ１４に送る。ミクサ１４は、サーキュレータ１３からリークされる変調波に基づいて受信波をホモダイン検波する。ホモダイン検波の結果得られる検波信号は、増幅器１０を介して後段の電子回路に送られる。
【００４０】
［他の実施形態２］
図９は、他の実施形態のレーダ装置１ｂの構成図である。レーダ装置１ｂは、図８のレーダ装置１ａのサーキュレータ１３を方向性結合器１５に置き換えた構成である。
方向性結合器１５には、ＳＢＤ４から、例えば図２ｃに示すような変調波が入力される。方向性結合器１５は、入力された変調波を送受信アンテナ９に送る。送受信アンテナ９に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ９から放射される。
【００４１】
送受信アンテナ９から放射された送信波は、対象物に反射した反射波として送受信アンテナ９に受信される。反射波は、受信波として送受信アンテナ９から方向性結合器１５に送られる。方向性結合器１５は、受信波をミクサ１４に送る。ミクサ１４は、方向性結合器１５からリークされる変調波に基づいて受信波をホモダイン検波する。ホモダイン検波の結果得られる検波信号は、増幅器１０を介して後段の電子回路に送られる。
【００４２】
レーダ装置１ａ、１ｂにおいても、レーダ装置１と同様の変調波を用いており、またこの変調波によりホモダイン検波を行う。そのために、レーダ装置１と同様の効果を持つことができる。
【００４３】
レーダ装置１ｂでは、送受信アンテナ９を用いているが、送信アンテナと受信アンテナとを別に設けてもよい。この場合、送信アンテナを、送受信アンテナ９に置き換えて設け、受信アンテナを送信アンテナからの信号の干渉が無い端子（図９では、抵抗で終端されている端子）に接続する。
【００４４】
［他の実施形態３］
図１０は、他の実施形態のレーダ装置１ｃの構成図である。レーダ装置１ｃは、送信用と受信用にそれぞれ別個のアンテナを設けるとともに、受信波を送信波の周波数よりも低い中間周波数に変換して、この中間周波数に変換された受信波を中間周波数でホモダイン検波する。そのためにレーダ装置１ｃは、変調波を生成するレーダ装置１と同様の構成の他に、方向性結合器１５、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１６、ＩＦ（Intermediate Frequency）波発振器２ａ、ミクサ１７、１９、増幅器１８、送信用アンテナ９ａ、及び受信用アンテナ９ｂを備える。
【００４５】
方向性結合器１５は、送信用アンテナ９ａに変調波を送る他に、変調波をＰＬＬ１６に送る。ＰＬＬ１６は、ＩＦ波発振器２ａから入力されるＩＦ波と変調波との位相比較を行い、その比較結果に応じて、ＩＦ波と変調波の合成波を生成する。合成波は、ミクサ１７に送られる。ＩＦ波は、変調波に対して十分に低い周波数であり、例えば、変調波の周波数が２４［ＧＨｚ］の場合には、ＩＦ波の周波数を５００［ＭＨｚ］にする。この場合、合成波の周波数を５００［ＭＨｚ］として扱うことができる。
【００４６】
ミクサ１７には、ＰＬＬ１６で生成された合成波と、受信アンテナ９ｂで受信された受信波が入力される。受信波は、送信波の成分とドップラ効果によるドップラ波の成分を含んでいる。ミクサ１７により合成波と受信波とをミキシングすることで、それぞれに含まれる送信波（変調波）の成分が打ち消され、ＩＦ波とドップラ波との受信合成波が生成される。受信合成波は、増幅器１８で増幅された後にミクサ１９に送られる。
【００４７】
ミクサ１９では、ＩＦ波発振器２ａから出力されるＩＦ波に基づいて増幅された受信合成波を検波することで、検波信号を生成する。検波信号は、増幅器１０で増幅されて、出力端子１１から外部の電子回路へ出力される。
【００４８】
検波信号は、周波数がドップラ波と同じで、送信波及び受信波の減衰された部分がそのまま減衰された波形である。周波数により対象物との相対速度が検出され、減衰された部分により対象物との距離の測定が可能である。
【００４９】
このようなレーダ装置１ｃでは、ＩＦ波の周波数を変調波の周波数よりも十分に低く設定することで、受信波の周波数を扱いやすい低い周波数に変換したうえで検波することができる。このような構成では、検波時の周波数が低く帯域も制限されるために、歪みを小さくでき、受信機としても感度や安定度を上げることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…レーダ装置、２…高周波発振器、２ａ…ＩＦ波発振器、３…第１リアクタンス回路３、４…ＳＢＤ、５…第２リアクタンス回路、６…３ｄＢカプラ、７，８…二状態デバイス、９…送受信用アンテナ、９ａ…送信用アンテナ、９ｂ…受信用アンテナ、１０、１８…増幅器、１１…出力端子、１２…パルス発生器、１３…サーキュレータ、１４、１７、１９…ミクサ、１５…方向性結合器、１６…ＰＬＬ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波帯以上の周波数の連続波を出力する発振器の出力の一部を所定期間だけパルス状に減衰させて送信波を生成するとともに、この送信波を送信アンテナから対象物に向けて放射させる送信手段と、
前記対象物からの反射波を受信アンテナで受信するとともに、受信した反射波を前記送信波で検波することで前記対象物までの測距情報を得る検波手段と、
を備える、
レーダ装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記パルス状に減衰された連続波の一部を前記送信波として前記アンテナに導くとともに、残部を前記検波手段に送る回路要素を含み、
前記検波手段は、前記パルス状に減衰された連続波の前記残部で前記受信した反射波を検波する、
請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記回路要素は、前記パルス状に減衰された連続波の前記一部を反射して、前記アンテナに導く、
請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させる、
請求項２又は３記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記送信手段は、所定のパルス信号が入力されている期間に応じて前記発振器の出力を開状態にすることで前記連続波をパルス状に減衰させるスイッチ回路を備えている、
請求項１〜４のいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記スイッチ回路は、ショットキー・バリア・ダイオードを用いて構成される、
請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記ショットキー・バリア・ダイオードは、前記連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成する、
請求項６記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記パルス信号は、パルス幅が０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］である、
請求項１〜７のいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項１】
マイクロ波帯以上の周波数の連続波を出力する発振器の出力の一部を所定期間だけパルス状に減衰させて送信波を生成するとともに、この送信波を送信アンテナから対象物に向けて放射させる送信手段と、
前記対象物からの反射波を受信アンテナで受信するとともに、受信した反射波を前記送信波で検波することで前記対象物までの測距情報を得る検波手段と、
を備える、
レーダ装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記パルス状に減衰された連続波の一部を前記送信波として前記アンテナに導くとともに、残部を前記検波手段に送る回路要素を含み、
前記検波手段は、前記パルス状に減衰された連続波の前記残部で前記受信した反射波を検波する、
請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記回路要素は、前記パルス状に減衰された連続波の前記一部を反射して、前記アンテナに導く、
請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させる、
請求項２又は３記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記送信手段は、所定のパルス信号が入力されている期間に応じて前記発振器の出力を開状態にすることで前記連続波をパルス状に減衰させるスイッチ回路を備えている、
請求項１〜４のいずれか１項記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記スイッチ回路は、ショットキー・バリア・ダイオードを用いて構成される、
請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記ショットキー・バリア・ダイオードは、前記連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成する、
請求項６記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記パルス信号は、パルス幅が０．１［ｎｓ］〜１．０［ｎｓ］である、
請求項１〜７のいずれか１項記載のレーダ装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２０２９２９（Ｐ２０１２−２０２９２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０００３（Ｐ２０１１−７０００３）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００６７５８）株式会社ヨコオ (158)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００６７５８）株式会社ヨコオ (158)
【Ｆターム（参考）】
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